Αναδημοσιεύτηκε από την ΠΗΓΗ: https://physics4u.wordpress.com

Κατηγορία: Πρόσωπα της Επιστήμης

Δημοσιεύθηκε : 17 Ιανουαρίου 2018

Επισκέψεις: 789

 

 

Max Born: Ο συνιδρυτής της Κβαντομηχανικής

 

Ο Max Born (11 Δεκεμβρίου 1882 - 1970) ήταν Γερμανός φυσικός κι ένας από τους τρεις πρωταγωνιστές -οι άλλοι δύο ήταν ο Bohr και ο Heisenberg- στη διαμόρφωση της πιθανοκρατικής ερμηνείας της Κβαντομηχανικής. Σύμφωνα με την ερμηνεία αυτή ο πιθανοκρατικός χαρακτήρας των νόμων της Κβαντομηχανικής δεν οφείλεται σε ατελή γνώση των παραγόντων, που προσδιορίζουν τις μικροσκοπικές κινήσεις αλλά είναι μια εγγενής ιδιότητα της φύσης στο ατομικό και υποατομικό επίπεδο. Η εργασία που δημοσίευσε το 1924 με τίτλο "Για την Κβαντομηχανική", θεωρείται ότι είναι η έναρξη της.

Πήρε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής, το 1954, για την στατιστική περιγραφή της συμπεριφοράς των υποατομικών σωματιδίων της ύλης.

Είχε προσλάβει τον Heisenberg και τον Pascaul Jordan για να εργαστούν κοντά του πάνω σε αυτά τα προβλήματα και αυτή η καρποφόρος τριάδα ήταν που έβαλε τις ιδέες του Heisenberg σε μια περισσότερη χρήσιμη φόρμα: την πρώτη μαθηματική εκδοχή της κβαντικής θεωρίας, την Μηχανική των Πινάκων.

Όμως η πιο αξιομνημόνευτη προσφορά του Born αφορά τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε σήμερα την Κβαντομηχανική. Τι είναι η κυματοσυνάρτηση; Τι σημαίνει στην πραγματικότητα; Αυτές και πολλές άλλες απαντήσεις έδωσε ο Born.

O Born πρότεινε ότι η μόνη παρατηρήσιμη όψη της κυματοσυνάρτησης ήταν το τετράγωνο της, Ψ(x)² , κι όχι η ίδια η κυματοσυνάρτηση.  Θεώρησε επίσης, σαν σωστή ερμηνεία της κυματοσυνάρτησης , ότι το τετράγωνο της σε μια δεδομένη θέση του χώρου ήταν ανάλογη με την πιθανότητα να βρεθεί το σωματίδιο σε αυτό το σημείο του χώρου. Το τετράγωνο αυτό της κυματοσυνάρτησης Ψ² ονομάστηκε πυκνότητα πιθανότητας P(x)=|Ψ(x)² | ενώ την ίδια κυματοσυνάρτηση μπορούμε να τη λέμε, πλάτος της πιθανότητας.

Το 1925 οι Μπορν και Χάιζενμπεργκ διετύπωσαν μία νέα προσέγγιση της κβαντομηχανικής, με αλγεβρικούς πίνακες: Στις 9 Ιουλίου, ο Χάιζενμπεργκ παρέδωσε στον Μπορν για έλεγχο και δημοσίευση μία εργασία με τίτλο Uber quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen («Επί της κβαντικής επανερμηνείας των κινηματικών και μηχανικών σχέσεων»). Διαβάζοντάς τη ο Μπορν αναγνώρισε τον φορμαλισμό ως ικανό να μεταφερθεί στην και να επεκταθεί με τη συστηματική γλώσσα των πινάκων, την οποία είχε μάθει με τον Γιάκομπ Ροζάνες στο Μπρεσλάου^..

Μέχρι τότε οι πίνακες χρησιμοποιούνταν σπανίως από τους φυσικούς. Ο Γκούσταφ Μίε τους είχε εφαρμόσει σε μία εργασία στην ηλεκτροδυναμική το 1912 και ο Μπορν στην εργασία του για τους κρυστάλλους το 1921. Αλλά η άλγεβρα με τον πολλαπλασιασμό πινάκων δεν είχαν εισαχθεί σε αυτές τις εργασίες, όπως απαιτήθηκε στην κβαντομηχανική. Με τη βοήθεια του πρώην φοιτητή του Πασκουάλ Γιόρνταν, ο Μπορν άρχισε τη μεταφορά και την επέκταση των ιδεών του Χάιζενμπεργκ στη νέα γλώσσα, και υπέβαλαν την εργασία τους προς δημοσίευση. Μία συνέχεια υποβλήθηκε πριν το τέλος του έτους με τα ονόματα και των τριών. Περιείχε την εκπληκτική διατύπωση:

όπου τα p και q είναι οι πίνακες της θέσεως και της ορμής p ενός σωματίου, ενώ I είναι ο μοναδιαίος πίνακας. Πράγματι, ο πολλαπλασιασμός πινάκων δεν είναι αντιμεταθετική πράξη. Αυτή η διατύπωση αποδίδεται εξ ολοκλήρου στον Μπορν, που επίσης απέδειξε ότι όλα τα στοιχεία που δεν είναι στη διαγώνιο είναι μηδέν. Ο Μπορν θεώρησε ότι η εργασία του με τον Γιόρνταν εμπεριείχε «τις σημαντικότερες αρχές της κβαντομηχανικής, μαζί και την επέκτασή της στην ηλεκτροδυναμική.» Εξάλλου έθετε την προσέγγιση του Χάιζενμπεργκ πάνω σε μία αυστηρή μαθηματική βάση.

Διαλεύκανε επίσης σπουδαία ζητήματα, όπως η Αρχή της Συμπληρωματικότητας, μέσω της οποίας οι κλασσικά αντιφατικές έννοιες "σωμάτιο" ή "κύμα" αναδύθηκαν ως συμπληρωματικές όψεις μιας ενιαίας φυσικής οντότητας, του υλοκύματος.

Παρότι φίλος του Αϊνστάιν από παλιά, ήρθε σε σύγκρουση μαζί του για το φιλοσοφικό υπόβαθρο και την ερμηνεία της Κβαντικής Μηχανικής.

Στο τέλος της ζωής του, δούλευε πάνω στα θέματα της ενοποίησης των πεδίων.

Το Συνέδριο του Solvay το 1927.
Ο Μπορν είναι δεύτερος από τα δεξιά στη δεύτερη σειρά, ανάμεσα
στους Λουί ντε Μπρολί και Νιλς Μπορ.